El dogma central describe el flujo de la información genética: el ADN se transcribe a ARN y el ARN se traduce a proteína (ADN → ARN → proteína). El ADN es una doble hélice cuyas bases se aparean de forma complementaria: adenina con timina (2 puentes de hidrógeno) y guanina con citosina (3 puentes). De ahí las reglas de Chargaff: %A = %T y %G = %C. La replicación es semiconservativa —cada molécula hija conserva una cadena parental y una recién sintetizada—, como demostró el experimento de Meselson y Stahl.
En la traducción se lee el código genético, formado por 64 codones: 61 codifican aminoácidos y 3 son de paro (UAA, UAG, UGA); el codón de inicio AUG codifica metionina. La regulación génica ajusta qué genes se expresan; el operón —genes agrupados bajo un promotor y un operador controlados por un represor— es el principio clásico de control en procariontes.
La herencia mendeliana se resuelve a partir de cruces descritos en texto:
Existen ampliaciones: en dominancia incompleta el heterocigoto es intermedio, así que Aa × Aa da 1:2:1 igual en genotipo y fenotipo. En el sistema ABO, IA e IB son codominantes entre sí y dominan sobre i, con 4 fenotipos a partir de 6 genotipos. La epistasis modifica el 9:3:3:1 sin cambiar las 16 partes: 9:3:4 (recesiva), 12:3:1 (dominante), 9:7 (complementaria) y 15:1 (duplicada).
El cariotipo humano normal tiene 46 cromosomas (23 pares: 22 autosómicos + 1 sexual; XX en la mujer, XY en el hombre). En la herencia recesiva ligada al X el rasgo es más frecuente en varones porque son hemicigotos (XY) y basta un alelo para manifestarlo. En genética de poblaciones, el equilibrio de Hardy-Weinberg se expresa p2 + 2pq + q2 = 1, con p + q = 1. Sobre estos principios, la genómica y la bioinformática analizan secuencias completas.
1. En la doble hélice del ADN, ¿qué par de bases nitrogenadas se mantiene unido mediante tres puentes de hidrógeno?
La guanina y la citosina forman tres puentes de hidrógeno, mientras que adenina y timina forman solo dos; adenina-guanina y citosina-timina no son pares complementarios válidos en la doble hélice. (Watson y Crick, Nature, 1953; Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Estructura del ADN)
2. De acuerdo con el dogma central de la biología molecular, ¿cuál es la secuencia correcta del flujo normal de la información genética?
El flujo habitual es la transcripción del ADN a ARN y la traducción del ARN a proteína; la opción ARN → ADN → proteína corresponde a la transcripción inversa, un proceso excepcional propio de los retrovirus. (Crick, Central dogma of molecular biology, Nature, 1970; Alberts et al., Biología Molecular de la Célula)
3. El código genético está compuesto por 64 codones posibles. ¿Cuántos de ellos codifican para algún aminoácido (codones con sentido)?
De los 64 codones, 61 especifican aminoácidos y los 3 restantes (UAA, UAG y UGA) son señales de terminación; 20 corresponde al número de aminoácidos estándar, no al de codones con sentido. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Del gen a la proteína; tabla del código genético (Nirenberg y Khorana))
4. ¿Cuáles de las siguientes bases nitrogenadas se clasifican como purinas por poseer una estructura de doble anillo?
Adenina y guanina son purinas de doble anillo; citosina, timina y uracilo son pirimidinas de anillo sencillo, por lo que cualquier otra combinación mezcla incorrectamente ambas categorías. (Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Estructura del ADN)
5. ¿Cuál de las siguientes moléculas de ARN transporta aminoácidos específicos hasta el ribosoma durante la síntesis de proteínas?
El ARNt reconoce el codón del ARNm mediante su anticodón y transporta el aminoácido correspondiente; el ARNm lleva la información codificada y el ARNr forma parte estructural y catalítica del ribosoma. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Del gen a la proteína)
6. Un fragmento de ADN de doble cadena contiene 30% de adenina. De acuerdo con las reglas de Chargaff, ¿qué porcentaje de guanina contiene ese fragmento?
Como %A = %T = 30%, el 40% restante se reparte por igual entre G y C (20% cada una); tomar el 40% completo para la guanina o restar solo la adenina de 100% son errores frecuentes de cálculo. (Chargaff, Experientia, 1950; Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Estructura del ADN)
7. El experimento de Meselson y Stahl, que utilizó isótopos de nitrógeno (¹⁵N y ¹⁴N) y centrifugación en gradiente de densidad, demostró que la replicación del ADN sigue el:
Tras una generación en medio con ¹⁴N, el ADN mostró una densidad intermedia única, compatible solo con el modelo semiconservativo, descartando el conservativo (dos bandas) y el dispersivo (mezcla fragmentada en ambas cadenas). (Meselson y Stahl, PNAS, 1958; Lodish et al., Biología Celular y Molecular)
8. En la estructura del ADN, los nucleótidos de cada cadena se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster que conectan:
El enlace fosfodiéster une el carbono 3' de una desoxirribosa con el carbono 5' de la siguiente mediante un grupo fosfato, generando la polaridad 5'→3' de la cadena; las demás opciones describen uniones que no corresponden al esqueleto azúcar-fosfato. (Watson y Crick, Nature, 1953; Lodish et al., Biología Celular y Molecular)
9. ¿Cuál de las siguientes es una diferencia estructural real entre el ADN y el ARN?
El ADN se distingue por tener desoxirribosa y una estructura de doble cadena, mientras que el ARN tiene ribosa y suele ser monocatenario; las demás opciones invierten estas características o ignoran que el ARN usa uracilo en vez de timina. (Alberts et al., Biología Molecular de la Célula, cap. Estructura de ácidos nucleicos)
10. El código genético se describe como degenerado o redundante porque:
La degeneración del código significa que la mayoría de los aminoácidos son especificados por más de un codón (por ejemplo, la leucina tiene seis), no que un codón tenga múltiples significados ni que exista una correspondencia exclusiva uno a uno. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Del gen a la proteína)
11. Si la cadena molde de ADN que se transcribe tiene la secuencia 3'-TAC TGG CTA-5', ¿cuál es la secuencia del ARN mensajero sintetizado, incluyendo su polaridad correcta?
La ARN polimerasa lee la cadena molde en sentido 3'→5' y sintetiza el ARNm de forma complementaria y antiparalela en sentido 5'→3', dando 5'-AUG ACC GAU-3'; copiar la secuencia sin complementarla, invertir la polaridad o usar timina en vez de uracilo son errores típicos. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Del gen a la proteína; Watson y Crick, Nature, 1953)
12. Todas las siguientes enzimas participan directamente en la replicación del ADN en procariontes, EXCEPTO:
La ARN polimerasa II es la enzima eucarionte encargada de transcribir genes codificantes de proteínas hacia ARNm y no interviene en la replicación; la ADN polimerasa III, la ligasa y la primasa sí participan en la síntesis y unión de fragmentos durante la replicación bacteriana. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Replicación del ADN)
13. Cuando dos genes se localizan muy cerca uno del otro en el mismo cromosoma y tienden a heredarse juntos con mayor frecuencia que la esperada por la segregación independiente, se dice que estos genes están:
El ligamiento génico ocurre cuando genes situados en el mismo cromosoma se transmiten juntos con mayor frecuencia que la esperada por azar; la epistasia y la codominancia son interacciones entre genes o alelos no ligadas a la ubicación cromosómica, y la alopoliploidía se refiere al número de juegos cromosómicos. (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Ligamiento y mapeo cromosómico)
14. El entrecruzamiento (crossing over) entre cromátidas homólogas, que genera combinaciones recombinantes de alelos ligados, ocurre principalmente durante:
El entrecruzamiento tiene lugar durante la profase I de la meiosis (etapa de paquiteno), cuando los cromosomas homólogos están apareados; en la mitosis no ocurre este tipo de recombinación y en anafase I o metafase II los cromosomas ya se están separando. (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Ligamiento y recombinación)
15. En el sistema de determinación cromosómica del sexo en los seres humanos, ¿qué estructura genética presente en el cromosoma Y desencadena el desarrollo testicular durante la etapa embrionaria?
El gen SRY, localizado en el cromosoma Y, codifica el factor determinante testicular que inicia la diferenciación gonadal hacia testículos; el operón lac es un sistema regulador bacteriano y el gen SHH interviene en el desarrollo de extremidades, no en la determinación sexual. (Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Cromosomas y determinación del sexo)
16. Los experimentos de Thomas Hunt Morgan con el gen del color de ojos ligado al cromosoma X en Drosophila melanogaster proporcionaron evidencia experimental clave para establecer:
Morgan demostró que el gen del color de ojos (white) se transmite junto con el cromosoma X, aportando la primera prueba experimental de que los genes se localizan en cromosomas específicos, sustento de la teoría cromosómica de la herencia. (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Herencia ligada al sexo; Morgan, 1915)
17. En una cruza de prueba dihíbrida para dos genes ligados en el mismo cromosoma se obtuvieron 440 descendientes de fenotipo parental AB, 460 de fenotipo parental ab, 50 recombinantes Ab y 50 recombinantes aB, con un total de 1000 individuos. ¿Cuál es la frecuencia de recombinación entre estos dos genes?
La frecuencia de recombinación se calcula dividiendo el total de descendientes recombinantes (50+50=100) entre el total (1000), lo que da 10%; usar solo una clase recombinante o confundir el porcentaje con el de los parentales lleva a los valores erróneos de 5% y 90%. (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Mapeo genético mediante frecuencias de recombinación; Sturtevant, 1913)
18. Si la frecuencia de recombinación observada entre dos genes ligados es de 8%, ¿cuál es la distancia genética aproximada entre ambos loci expresada en unidades de mapa (centimorgans)?
Por definición, una unidad de mapa (centimorgan) equivale a 1% de recombinación, por lo que 8% de recombinación corresponde directamente a 8 centimorgans; los demás valores resultan de desplazar el punto decimal o de duplicar innecesariamente el porcentaje. (Sturtevant, 1913; Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Mapeo cromosómico)
19. En un macho de Drosophila melanogaster, donde no ocurre entrecruzamiento entre los cromosomas homólogos, un doble heterocigoto AaBb (con A y B completamente ligados) proveniente de la cruza AABB x aabb se cruza con una hembra aabb. ¿Qué proporción fenotípica se espera en la descendencia?
Al no haber entrecruzamiento entre genes completamente ligados, el doble heterocigoto solo produce los gametos parentales (AB y ab), por lo que la cruza de prueba genera únicamente las combinaciones parentales en proporción 1:1, a diferencia de lo que ocurriría con genes en cromosomas distintos (1:1:1:1 o 9:3:3:1). (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Ligamiento completo en Drosophila; Morgan, 1911)
20. Un hombre con hemofilia (un trastorno recesivo ligado al cromosoma X) se casa con una mujer que no es portadora del alelo. ¿Qué proporción de las hijas de esta pareja serán portadoras del alelo de la hemofilia?
El padre solo puede transmitir a sus hijas su cromosoma X (con el alelo de hemofilia), y la madre aporta un X normal, por lo que todas las hijas resultan heterocigotas portadoras; los hijos varones reciben el cromosoma Y del padre y no heredan el alelo. (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Herencia ligada al sexo (patrón de herencia cruzada))
21. Una mujer portadora del alelo recesivo para daltonismo (ligado al cromosoma X) se une con un hombre de visión cromática normal. De los hijos varones de esta pareja, ¿qué proporción se espera que sea daltónica?
Los hijos varones reciben su único cromosoma X de la madre portadora, que aporta el alelo normal o el recesivo con igual probabilidad, por lo que la mitad de ellos serán daltónicos (hemicigotos) y la mitad tendrán visión normal. (Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Herencia ligada al sexo)
22. En el análisis de un árbol genealógico, ¿cuál de las siguientes observaciones es característica de la herencia recesiva ligada al cromosoma X y NO se espera en la herencia autosómica recesiva?
La mayor frecuencia del rasgo en varones, por ser hemicigotos, es distintiva de la herencia ligada al X; las demás observaciones (descendencia afectada de padres no afectados, portadores normales o el salto generacional) ocurren tanto en la herencia autosómica recesiva como en la ligada al X. (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Análisis de árboles genealógicos)
23. Dos genes se localizan en el mismo cromosoma, pero muy alejados entre sí, de manera que la frecuencia de recombinación observada entre ellos es cercana al 50%. ¿Cómo se interpreta correctamente este resultado?
Cuando dos genes ligados están muy separados en el cromosoma, la alta probabilidad de entrecruzamientos múltiples hace que la frecuencia de recombinación se aproxime al 50%, simulando el patrón de segregación independiente, aunque en realidad compartan el mismo cromosoma. (Griffiths et al., Introducción al Análisis Genético, cap. Mapeo genético; Pierce, Genética: un enfoque conceptual)
24. En una familia se observa que un rasgo se transmite exclusivamente de padres a hijos varones, nunca aparece en las hijas y todos los hijos varones de un hombre afectado también lo presentan. ¿Qué patrón de herencia es más consistente con esta observación?
La transmisión exclusiva de padres a todos los hijos varones, sin afectar nunca a las hijas, es el patrón característico de los genes localizados en el cromosoma Y; la herencia ligada al X recesiva nunca pasa de padre a hijo, la autosómica dominante afectaría a ambos sexos por igual y la mitocondrial se transmite solo por vía materna. (Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Herencia ligada al sexo)
25. El experimento de Meselson y Stahl demostró que, tras cada ronda de duplicación, cada molécula de ADN hija conserva una cadena parental y sintetiza una cadena nueva. ¿Cómo se denomina este modelo de replicación?
El modelo semiconservativo, confirmado por Meselson y Stahl (1958) mediante centrifugación en gradiente de densidad, establece que cada dúplex hijo contiene una hebra parental y una recién sintetizada; los modelos conservativo y dispersivo quedaron descartados por ese mismo experimento. (Meselson y Stahl, PNAS, 1958.)
26. En su experimento clásico, Meselson y Stahl cultivaron bacterias en un medio con nitrógeno pesado (15N) y luego las transfirieron a un medio con nitrógeno ligero (14N). ¿Qué técnica utilizaron para distinguir las moléculas de ADN de distinta densidad?
Meselson y Stahl separaron el ADN según su densidad mediante ultracentrifugación en gradiente de cloruro de cesio, lo que permitió visualizar bandas de ADN pesado, híbrido y ligero; la electroforesis en agarosa separa por tamaño, no por densidad. (Meselson y Stahl, PNAS, 1958.)
27. Una bacteria cuyo ADN está marcado por completo con nitrógeno pesado (15N) se transfiere a un medio de cultivo con nitrógeno ligero (14N) y se le permite completar exactamente una ronda de replicación semiconservativa. ¿Qué se esperaría observar en el ADN resultante?
En el modelo semiconservativo, cada nueva molécula conserva una cadena parental pesada y sintetiza una cadena ligera nueva, por lo que tras una sola ronda todo el ADN es híbrido; esto fue justamente lo observado por Meselson y Stahl. (Meselson y Stahl, PNAS, 1958.)
28. Partiendo de una única molécula de ADN con ambas cadenas marcadas con 15N, se permiten dos rondas completas de replicación semiconservativa en un medio que contiene únicamente 14N. Del total de moléculas de ADN de doble cadena obtenidas, ¿qué fracción será de densidad híbrida (15N/14N)?
Tras la primera ronda se obtienen 2 moléculas híbridas; en la segunda ronda cada una produce una molécula híbrida y una ligera, resultando en 4 moléculas totales: 2 híbridas y 2 ligeras, es decir, la mitad es híbrida. (Meselson y Stahl, PNAS, 1958 (patrón de segunda generación).)
29. Una molécula de ADN de doble cadena contiene 30% de bases de adenina. Aplicando las reglas de Chargaff, ¿qué porcentaje de las bases corresponde a guanina?
Como %A = %T, la adenina y la timina suman 60%, dejando 40% para guanina y citosina; y como %G = %C, a cada una corresponde 20%. (Chargaff, Experientia, 1950.)
30. Se comparan dos fragmentos de ADN de doble cadena de igual longitud: el fragmento X tiene un contenido de guanina-citosina (GC) mayor que el fragmento Y. Si ambos se calientan gradualmente para separar sus cadenas, ¿qué se esperaría observar?
Los pares G-C se unen mediante tres puentes de hidrógeno, más que los dos de los pares A-T, por lo que el ADN con mayor contenido GC es más estable y requiere más energía (mayor temperatura) para desnaturalizarse. (Watson y Crick, Nature, 1953; relación entre contenido GC y temperatura de fusión (Tm).)
31. ¿Qué enzima cataliza la formación de los nuevos enlaces fosfodiéster entre los nucleótidos que se van incorporando a la cadena de ADN en crecimiento?
La ADN polimerasa añade nucleótidos complementarios al molde formando enlaces fosfodiéster; la ligasa, en cambio, sella las muescas entre fragmentos ya sintetizados. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Replicación del ADN.)
32. ¿Qué enzima se encarga de romper los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias para separar las dos cadenas de la doble hélice en la horquilla de replicación?
La helicasa desenrolla y separa las dos cadenas parentales rompiendo los puentes de hidrógeno, generando la horquilla de replicación; la ADN polimerasa sintetiza, pero no separa las cadenas. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Replicación del ADN.)
33. Durante la replicación, los fragmentos de Okazaki de la cadena retardada quedan inicialmente separados por muescas en el esqueleto de azúcar-fosfato una vez retirados sus cebadores de ARN. ¿Qué enzima sella estas muescas uniendo los fragmentos en una cadena continua?
La ADN ligasa forma el enlace fosfodiéster final que une los fragmentos de Okazaki, completando la cadena continua; la polimerasa rellena el hueco dejado por el cebador pero no puede sellar la última muesca. (Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Replicación del ADN.)
34. La ADN polimerasa solo puede añadir nucleótidos en dirección 5' a 3', leyendo el molde en dirección 3' a 5'. ¿Qué consecuencia tiene esta restricción sobre la síntesis de la cadena retardada en la horquilla de replicación?
Como la horquilla avanza en una dirección pero la polimerasa solo sintetiza 5' a 3', la cadena retardada debe copiarse en fragmentos discontinuos (de Okazaki) que después se unen. (Klug et al., Conceptos de Genética, cap. Replicación del ADN.)
35. En una célula bacteriana se inactiva experimentalmente la primasa, enzima que sintetiza los cebadores de ARN necesarios para iniciar la síntesis de ADN. ¿Qué efecto directo tendría esta inactivación sobre la replicación?
La ADN polimerasa no puede iniciar una cadena de novo; necesita el extremo 3'-OH de un cebador de ARN sintetizado por la primasa para comenzar a añadir nucleótidos. (Lodish et al., Biología Celular y Molecular, cap. Replicación del ADN.)